专利名称：一种无人直升机转动惯量和重心一体化测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型一种无人直升机转动惯量和重心测量装置涉及一种并联六自由度平台测量装置，主要应用于无人直升机的转动惯量和重心的测量。
背景技术：
无人直升机转动惯量和重心通常是用单摆原理或实体造型来测量。单摆原理对本身惯量和质量较大的飞机来说，误差可以忽略。但对无人直升机来说，飞机本身的质量、惯量就小，误差是不能忽略。实体造型方法比较复杂而且周期较长，且是一种理想方法，不能 包含实际加工、装配误差对重心的影响。
发明内容本实用新型的目的在于针对上述测量精度的不足提供一种测量无人直升机转动惯量和重心的装置，是一种精度较高、操作简单、高效率的无人直升机转动惯量和重心测量装置，转动惯量和重心的测量可以一次完成，不需要二次安装和调试。本实用新型一种无人直升机转动惯量和重心测量装置是采取以下技术方案实现一种无人直升机转动惯量和重心测量装置包括被测量的无人直升机、六维力传感器、并联六自由度平台、无人直升机的安装机构以及控制计算机组成。被测无人直升机通过安装机构固定在六维力传感器的上环面，六维力传感器的下环面安装到并联六自由度平台的上台面。控制计算机控制并联六自由度平台的运动以及接受六维力传这器的信号，其中
的三维正交力(^、Fy、Fs)及三
维正交力矩(i,、My、Ms )，解算出无人直升机的重心和转动惯量，直接测量出被测飞机的值，从理论上能克服传统的重心和转动惯量测量的缺点。所述六维力传感器由上环面、下环面、六根连接杆、六只力传感器(CL-YB_7/0.5t)等组成，六个力传感器呈对称结构布置。下环面连接在并联六自由度平台上，上环面连接安装机构固定被测无人直升机。所述无人直升机安装机构由两根U型滑槽和很多螺栓固定点组成。所述无人直升机重心和转动惯量测量原理如下所述( I)无人直升机转动惯量测量原理在这个测量装置，测量原理也是利用做纯转动刚体的力矩等于惯量与角加速度的乘积的原理，知道力矩和角加速度，就能求出被测物体的转动惯量。无人直升机直接装在传感器上，传感器安装在并联六自由度平台上表面，给定一个角加速度以及从六维力矩传感器得到的力矩，就可以算出飞机的转动惯量，如公式(I)所示。角加速度是并联六自由度平台本身的输入，力矩M通过六维力矩传感器计算得到。M = Is(I)[0012]M——外加力矩；s一被测无人直升机绕并联六自由度平台相应轴角加速度；I——被测无人直升机绕并联六自由度平台相应轴转动惯量。(2)无人直升机重心测量原理重心测量原理也是利用做纯转动刚体的力矩等于力与位移的乘积的原理，知道力矩和力，就能求出被测物体的重心。无人直升机直接装在传感器上，传感器安装在并联六自由度平台上表面，由六维力矩传感器得到的广义力，如公式(2)所示就能计算得到飞机重心和平台中心距离，根据飞机的安装位置，就能计算得出飞机的重心。M = FL(2)M——外加力矩；i —被测无人直升机绕并联六自由度平台相应轴的广义力；L —被测无人直升机重心离六维力传感器上平台的距离L = (I Y' T)。根据上述原理及装置，转动惯量和重心测试一体化，精度较高。转动惯量，如表I所示。
^术要求指标
最大转动惯量Qcg. m2)__10_
_Ix测簠误差<±4%
Iy测量误差__<±3%_
.Iz测置误差<±3%X、Y、Z向质心最大误差不超过所测无人直升机旋翼桨叶的翼弦长的土 1%。一种无人直升机转动惯量和重心测量装置优点本实用新型一种无人直升机转动惯量和重心测量装置涉及一种并联六自由度平台测量装置，主要应用于无人直升机的转动惯量和重心的测量。由并联六自由度平台、六维力传感器、无人直升机的安装机构、控制计算机组成，具有数据存储、查询、打印等功能。无人直升机转动惯量和重心测量装置设计合理、结构简单，操作性优良，能够在较短时间同时测量无人直升机的惯量和重心，效率高；是一种精度较高、操作简单、高效率的无人直升机转动惯量和重心测量装置，转动惯量和重心的测量可以一次完成，不需要二次安装和调试；通过调整滑槽机构，可以对不同大小的无人直升机进行重心和惯量测量。
以下将结合附图对本实用新型作进一步说明附图I是本实用新型的无人直升机重心和转动惯量测量装置结构示意图。附图2是本实用新型的六维力传感器结构简图。附图3是本实用新型的无人直升机安装结构示意图。
具体实施方式
参照附图I 3，被测量的无人直升机I、六维力传感器2、并联六自由度平台3、无人直升机的安装机构4以及控制计算机5组成。被测无人直升机通过安装机构4固定在六维力传感器2的上环面6，六维力传感器2的下环面7安装到并联六自由度平台3的上台面(附图I)。所述六维力传感器2由上环面6、下环面7、六根连接杆8、六只力传感器(CL-YB-7/0. 5t)9等组成，六个力传感器9呈对称结构布置，如附图2所示。下环面7连接在并联六自由度平台上，上环面6连接安装机构4固定无人直升机I。所述无人直升机安装机构4由两根U型滑槽10和多个螺栓固定点11组成，如附图3所示。测量时，被测无人直升机的起落架12滑进安装机构4的两根U型滑槽10上，通过螺钉固定在六维力传感器2的上环面6上。控制安装机构4的两根U型滑槽10在上环面6上的位置，可以安装不同大小的无人直升机。控制计算机5控制并联六自由度平台3以一个角加速度f运动以及接受六维力传感器2的信号，经过换算得出六维广义力通过并联六自由度平台3的六根联接杆拉压力的检测，再通过影响系数矩阵耦合，得到六维输出力(其
中的三维正交力(K、Py、& )及三维正交力矩(M,))，根据公式I和公式2，解
算出无人直升机的重心和转动惯量。所述的传感器9，其响应频率IOHZ左右；力在满量程线性误差小于0. 5%，力矩在满量程线性误差小于1%。所述的并联六自由度平台3，其承载能力满足0_600Kg，响应频率大于6HZ。所述的控制计算机5，具有数据采集、六维力矩计算、转动惯量求算及重心计算功能，人机界面友好，方便数据存储、查询和打印。所述的无人直升机的安装机构4，具有安装快捷，可适应不同大小的无人直升机的
重心和惯量测量。
权利要求1.一种无人直升机转动惯量和重心一体化测量装置，其特征在于包括被测量的无人直升机、六维力传感器、并联六自由度平台、无人直升机的安装机构以及控制计算机组成；被测无人直升机通过安装机构固定在六维力传感器的上环面，六维力传感器的下环面安装到并联六自由度平台的上台面；控制计算机控制并联六自由度平台的运动以及接受六维力传感器的信号，其中的三维正交力(Fr'、Fy、&)及三维正交力矩(i￥s.、My、Ms )，解算出无人直升机的重心和转动惯量，直接测量出被测飞机的值。
2.根据权利要求I所述的一种无人直升机转动惯量和重心一体化测量装置，其特征在于所述六维力传感器由上环面、下环面、六根连接杆、六只力传感器组成，六个力传感器呈对称结构布置，下环面连接在并联六自由度平台上，上环面连接安装机构固定被测无人直升机。
3.根据权利要求I所述的一种无人直升机转动惯量和重心一体化测量装置，其特征在于所述无人直升机安装机构由两根U型滑槽和多个螺栓固定点组成。
4.根据权利要求I所述的一种无人直升机转动惯量和重心一体化测量装置，其特征在于所述的传感器响应频率10HZ，力在满量程线性误差小于0. 5%，力矩在满量程线性误差小于1%。
5.根据权利要求I所述的一种无人直升机转动惯量和重心一体化测量装置，其特征在于所述的并联六自由度平台承载能力满足0-600Kg，响应频率大于6HZ。
专利摘要本实用新型一种无人直升机转动惯量和重心一体化测量装置涉及一种并联六自由度平台测量装置，主要应用于无人直升机的转动惯量和重心的测量。包括被测量的无人直升机、六维力传感器、并联六自由度平台、无人直升机的安装机构以及控制计算机组成；被测无人直升机通过安装机构固定在六维力传感器的上环面，六维力传感器的下环面安装到并联六自由度平台的上台面；控制计算机控制并联六自由度平台的运动以及接受六维力传感器的信号，其中的三维正交力(、、)及三维正交力矩(、、)，解算出无人直升机的重心和转动惯量，直接测量出被测飞机的值，从理论上能克服传统的重心和转动惯量测量的缺点。
文档编号G01M1/12GK202433151SQ201120519848
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者周福亮, 姜年朝, 宋军, 张志清, 张逊, 戴勇, 焦志文 申请人:中国人民解放军总参谋部第六十研究所